Hvad er blockchain-trilemmaet?
Hjem
Artikler
Hvad er blockchain-trilemmaet?

Hvad er blockchain-trilemmaet?

Let √łvet
Offentliggjort Oct 14, 2022Opdateret Feb 1, 2023
9m

TL;DR

Blockchains kan kun h√•ndtere et begr√¶nset antal transaktioner pr. sekund. Bitcoin-netv√¶rket kan f.eks. behandle omkring syv transaktioner i sekundet. Hvis blockchain-teknologien skal indf√łres globalt, skal den kunne h√•ndtere meget mere data og med hurtigere hastigheder, s√• flere kan bruge netv√¶rket, uden at det bliver for langsomt eller dyrt at bruge. Det grundl√¶ggende design af mange decentrale netv√¶rk betyder imidlertid, at stigende skalerbarhed har tendens til at sv√¶kke decentralisering eller sikkerhed. Dette er det, der er kendt som blockchain-trilemmaet. Udviklere, der √łnsker at l√łse dette problem, eksperimenterer med forskellige konsensusmekanismer og skalerbarhedsl√łsninger s√•som sharding, sidek√¶der og statslige kanaler.

Introduktion

Grundl√¶ggende set er en blockchain en distribueret digital database. Blokke af data er organiseret i kronologisk r√¶kkef√łlge. Blokkene er forbundet og sikret med kryptografiske beviser. Implementeringen af denne teknologi p√• tv√¶rs af forskellige brancher √¶ndrer allerede, hvordan vi arbejder og lever.¬†

Ideen er, at decentraliserede og sikre blockchains giver mulighed for en verden, hvor vi ikke beh√łver at stole p√• tredjeparter for, at netv√¶rk eller markeder kan fungere. Eksperter er dog generelt enige om, at hvis denne teknologi skal vedtages mere bredt, er der et kerneproblem, der skal l√łses. Dette problem er kendt som "blockchain-trilemmaet".

Udtrykket blev populariseret af Ethereums medstifter Vitalik Buterin. For at det skal give mening, skal du v√¶re opm√¶rksom p√• tre forskellige elementer, der er √łnskelige i en blockchain: decentralisering, sikkerhed og skalerbarhed. Blockchain-trilemmaet refererer til ideen om, at det er sv√¶rt for blockchains at opn√• optimale niveauer af alle tre egenskaber samtidigt. At forbedre √©n af egenskaberne, f√łrer normalt til en sv√¶kkelse af en anden.

Denne artikel vil unders√łge alle tre elementer i trilemmaet og forklare hver enkelt af dem i n√¶rmere detaljer. Ved at gennemg√• hver enkelt mere dybtg√•ende, og hvordan de passer sammen, kan man f√• en bedre forst√•else af, hvordan og hvorfor blockchain-trilemmaet eksisterer. Denne artikel vil ogs√• fremh√¶ve nogle af de l√łsninger, der er blevet foresl√•et af udviklere.

Hvad er decentralisering?

Bitcoin og lignende blockchain-netv√¶rk er som udgangspunkt decentraliserede. Hele strukturen er s√•dan, at der ikke er en enkelt person eller organisation, der har ansvaret. Det er derimod decentraliseret. Netv√¶rkslaget er √•bent for alle, der √łnsker at deltage. Som f√łlge heraf er kontrollen helt og aldeles distribueret i stedet for at blive h√•ndh√¶vet af en enkelt enhed. Alle har adgang til de samme data. Hvis nogen fors√łger at snyde systemet ved at √¶ndre protokollen til deres fordel, vil resten af deltagerne afvise de defekte data.

Dette kan blive ret teknisk, men lad os tage Bitcoin-netv√¶rket som et eksempel. Der er ingen tredjepart, der har kontrol. Sammenlign dette med behovet for banker i det finansielle system. Bankerne h√•ndh√¶ver tillid mellem folk, der handler, og sikrer, at alle optegnelser opbevares korrekt. Bitcoin-blockchainen deler imidlertid alle disse data med alle p√• netv√¶rket, s√• de kan kontrolleres og bekr√¶ftes, f√łr de f√łjes til den digitale database. Resultatet er et system, der kan eksistere uden behov for tredjeparter.

Decentralisering giver mulighed for det, der er kendt som Web3. Lige nu har vi Web2 ‚Ästinternettet i dag. Det er fuldt af websteder og apps, der kontrolleres af virksomheder, men med indhold lavet af brugerne. Web3 er det n√¶ste skridt. Et internet, hvor decentraliseret blockchain-teknologi lader folk kontrollere deres egne data og online liv.¬†

Det er imidlertid bem√¶rkelsesv√¶rdigt, at p√• grund af hvordan disse distribuerede systemer fungerer ‚Äď med behov for en bred vifte af deltagere til at blive enige om gyldigheden af alle data ‚Ästkan transaktionstider v√¶re langsomme p√• grund af den m√•de, information skal deles og behandles p√•. S√•ledes skal blockchains skaleres, hvilket vil sige v√¶re i stand til at h√•ndtere mere data ved hurtigere hastigheder. Vi vender tilbage til dette punkt, n√•r vi gennemg√•r skalerbarhed.

Derudover holder den decentraliserede dr√łm kun, hvis de underliggende blockchains er sikre. Hvis en blockchain mangler sikkerhed, kan en d√•rlig akt√łr tage kontrol og √¶ndre dataene til sin egen fordel. Dette f√łrer til den anden del af trilemmaet: sikkerhed.

Hvad er blockchain-sikkerhed?

Det betyder ikke noget, hvor decentraliseret en blockchain er, hvis den mangler sikkerhed. Et godt blockchain-netværk skal være modstandsdygtigt over for angreb fra ondsindede enheder. Centraliserede systemer får deres sikkerhed fra det faktum, at systemet er lukket. Den, der har kontrol, kan garantere, at dataene er fri for interferens. Men hvordan opnås dette i et decentraliseret system, hvor alle kan deltage?

Det er et kompliceret emne, men vi kan vende tilbage til Bitcoin som et eksempel p√• decentraliseret blockchain-sikkerhed. Bitcoin-blockchainen bruger en kombination af kryptografi og en netv√¶rkskonsensusmekanisme kaldet Proof-of-Work (PoW). Med hensyn til kryptografi har hver blok en slags digital signatur (eller hash). Hver blok af data er forbundet p√• en m√•de, der ikke kan manipuleres med, fordi eventuelle √¶ndringer ville √¶ndre en bloks hash. Ethvert fors√łg p√• at √¶ndre dataene vil hurtigt blive identificeret af resten af netv√¶rket.

PoW-konsensusmekanismen er en anden del af puslespillet. Den hj√¶lper med at sikre kryptovalutaens ledger. At forst√• Proof of Work er en hel artikel i sig selv, men til vores form√•l skal du v√¶re opm√¶rksom p√•, at medlemmer af netv√¶rket kun kan verificere nye transaktioner og f√łje dem til ledger gennem en aktivitet kendt som mining. Dette indeb√¶rer brug af computerkraft til at l√łse et matematisk puslespil. En del af processen kr√¶ver, at disse computere udf√łrer adskillige hashing-funktioner. Dette bidrager til problemstillingen vedr. skalerbarhed, da PoW-mekanismen er sikker, men relativt langsom.

Bem√¶rk ogs√•, at jo flere deltagere (noder) der er i netv√¶rket, jo mere sikkert er det. Jo flere parter, jo sv√¶rere bliver det for en ondsindet akt√łr at tage kontrol over systemet. Dette vedr√łrer det, der er kendt som 51 %-angrebet. Som en oversigt: Hvis en enkelt enhed (eller gruppe af ondsindede akt√łrer) kan kontrollere mere end 50 % af en blockchains samlede netv√¶rkshashingrate, vil de v√¶re i stand til at tilsides√¶tte konsensus og √¶ndre k√¶dens data til gavn for sig selv, f.eks. dobbeltforbrugs-tokens.¬†

Kort sagt er sikkerhed et grundl√¶ggende krav for, at en blockchain skal lykkes, fordi angribere uden den kan tage kontrol over k√¶den, hvilket g√łr den ubrugelig.

Hvad er skalerbarhed?

Skalerbarhed refererer til m√•let om at opbygge en blockchain, der kan underst√łtte flere og flere transaktioner i sekundet. Omfang er n√łdvendig, hvis blockchain-teknologi skal tjene det bredere samfund og muligvis milliarder af brugere. Men det er dette mange blockchains stadig k√¶mper med.¬†

Det skyldes, at decentralisering og sikkerhed er s√• grundl√¶ggende for blockchain, at der er tendens til at fokusere p√• dem f√łrst. Decentralisering er s√• central for blockchains v√¶rdis√¶t og m√•l, at det ligger i hjertet af de fleste anerkendte blockchains. Sikkerhed, som vi har gennemg√•et, er et centralt krav for, at en blockchain skal v√¶re vellykket og nyttig.

Men ved at prioritere decentralisering og sikkerhed bliver skalerbarhed en udfordring. Antallet af transaktioner, en k√¶de kan h√•ndtere, kan v√¶re st√¶rkt begr√¶nset. Et centraliseret betalingssystem s√•som Visa siger, at det er i stand til at underst√łtte 24.000 transaktioner i sekundet. Dette skyldes, at netv√¶rket er lukket og fri for overvejelser s√•som offentlige noder og konsensus. Sammenlign dette med nogle af de mest kendte blockchains.¬†

If√łlge Bloomberg i 2022: "Fra september var Bitcoin ikke i stand til at h√•ndtere mere end syv transaktioner i sekundet, og Ethereum, det n√¶stmest popul√¶re netv√¶rk, var begr√¶nset til omkring 15 pr. sekund ‚Äď en menneskealder sammenlignet med konventionelle b√łrser."

Som n√¶vnt er disse blockchain-transaktionshastigheder begr√¶nsede p√• grund af den m√•de, hvorp√• informationen skal behandles af de forskellige deltagere, der udg√łr det decentrale netv√¶rk, og arten af selve PoW-konsensusmekanismen. Hvis flere og flere mennesker i samfundet begynder at bruge blockchain-teknologi, vil netv√¶rkene g√• i st√• p√• grund af det begr√¶nsede antal transaktioner, de kan h√•ndtere.

Derfor eksisterer blockchain-trilemmaet

Den mest oplagte og grundl√¶ggende l√łsning p√• problemet skitseret ovenfor er at reducere antallet af deltagere, der bekr√¶fter og tilf√łjer til netv√¶rksdata i bytte for st√łrre omfang og hastighed. Men det vil f√łre til en sv√¶kkelse af decentraliseringen, hvor kontrollen bliver overdraget til et mindre antal akt√łrer. Det vil ogs√• f√łre til en sv√¶kkelse af sikkerheden, da f√¶rre deltagere betyder st√łrre chance for angreb.

S√• her ligger trilemmaet: i betragtning af forbindelsen mellem de √łnskede egenskaber ved decentralisering og sikkerhed g√łr det grundl√¶ggende design af, hvordan blockchain fungerer, det sv√¶rt at skalere. Hvis du forbedrer den ene, sv√¶kker du den anden. Hvordan fremmer du skalerbarhed uden at skade decentralisering, sikkerhed eller begge dele?¬†

L√łsning p√• blockchain-trilemmaet

Der findes ikke nogen perfekt l√łsning p√• trilemmaet. Men i betragtning af vigtigheden af at l√łse dette problem har der v√¶ret en r√¶kke forskellige tilgange i f√¶llesskabet med interessante resultater. Lad os gennemg√• en r√¶kke af de mest popul√¶re udviklinger for at give dig en forst√•else af, hvad der sker i rummet:

1. Sharding

Dette er en metode til opdeling af blockchains (eller andre typer databaser) i mindre, opdelte blockchains, der administrerer specifikke datasegmenter. Denne ops√¶tning fjerner stresset fra en enkelt k√¶de, der besk√¶ftiger sig med alle transaktioner og interaktioner p√• et netv√¶rk. Hver opdelt blockchain er kendt som et "shard" og har sin specifikke ledger. Disse shards kan derefter behandle deres egne transaktioner, men en beacon-blockchain eller main chain styrer interaktioner mellem shards. Dette g√łr sharding til en Layer 1-netv√¶rksskalerbarhedsopgradering, da det er en √¶ndring af hovednettet i en blockchain.

2. Anden konsensusmekanisme

√Čn af grundene til, at trilemmaet findes i Bitcoin-netv√¶rket, er p√• grund af den m√•de, PoW arbejder p√• for at s√łrge for sikkerhed. Behovet for minere, kryptoalgoritmer og enorme m√¶ngder decentraliseret computerkraft f√łrer til et sikkert, men langsomt, system. En tilgang til at l√łse trilemmaet er at finde en anden m√•de til at sikre konsensus. Dette var √©n af grundene til Ethereums flytning fra PoW til Proof of Stake (PoS).

I PoS-blockchains skal deltagere, der er involveret i validering af transaktioner, stake (l√•se) deres tokens. Der er ikke behov for h√łjt specialiserede mining-maskiner. Det er enklere og mere tilg√¶ngeligt at f√łje flere validatorer til netv√¶rket. PoS er blot √©n af mange forskellige tilgange til konsensusmekanismer, hvor skalerbarhed st√•r i fokus.¬†

3. Layer-2-l√łsninger

B√•de sharding og forskellige konsensusmekanismer er s√•kaldte Layer 1-l√łsninger. De ser ud til at √¶ndre det grundl√¶ggende design af det underliggende netv√¶rk. Men andre udviklere, der s√łger at l√łse trilemmaet, har arbejdet p√• l√łsninger, der bygger oven p√• en eksisterende netv√¶rksstruktur. Med andre ord tror de, at svaret ligger i et andet layer eller layer 2. Eksempler p√• dette omfatter sidek√¶der og statslige kanaler.

En sidek√¶de er dybest set en separat blockchain, der er forbundet til main chain. Den er oprettet p√• en m√•de, s√• aktiver kan flyde frit mellem de to. Det er vigtigt, at sidek√¶den kan fungere under forskellige regler, hvilket giver mulighed for st√łrre hastighed og omfangX. P√• samme m√•de er statslige kanaler en anden m√•de til at tage transaktioner ud af main chain og lette presset p√• layer 1. En statslig kanal bruger en smart contract i stedet for en separat k√¶de for at g√łre det muligt for brugere at interagere med hinanden uden at offentligg√łre deres transaktioner til blockchainen. Blockchainen registrerer kun starten og slutningen af kanalen.

Sammenfatning

Skalerbarhedstrilemmaet st√•r i vejen for, at blockchain opfylder sit potentiale som en teknologi til at √¶ndre verden. Hvis blockchain-netv√¶rk kun kan h√•ndtere et lille antal transaktioner i sekundet til at opretholde decentralisering og sikkerhed, vil det v√¶re sv√¶rt at opn√• masseanvendelse. De l√łsninger, der i √łjeblikket foresl√•s af udviklere, der s√łger at l√łse dette problem, tyder imidlertid p√•, at de teknologiske fremskridt, der allerede er gjort af blockchain, kun vil forts√¶tte, og disse netv√¶rk vil eventuelt blive i stand til at h√•ndtere mange flere data i fremtiden.